中国致密油藏水平井注水吞吐技术进展与发展趋势

中国致密油藏多采用水平井体积压裂衰竭式开发,水平井产量递减快,一次采收率不足10%。因此,有效补充地层能量是致密油藏体积压裂水平井稳产的关键。注水吞吐是致密油藏水平井的一种有效注水补充能量方法,近年来针对该方法进行了大量的研究和实践。在介绍注水吞吐工艺的基础上,从渗吸采油微观机理以及压力对渗吸排油影响两个方面对注水吞吐机理的研究进展进行了概述,并系统总结了储层性质和工艺参数对注水吞吐采油效果的影响。为了提高注水吞吐的开发效果,目前主要形成了化学处理剂辅助注水吞吐技术、大排量注水强化注水吞吐技术和水平井同井缝间异步注采技术3种改善注水吞吐开发效果的技术。进一步通过总结注水吞吐油藏数值模拟和工艺参数优化的研究成果,分析矿场实践经验,提出了中国致密油藏注水吞吐技术未来发展趋势。     

磺河南地区无能量补充井的单井注水吞吐开发

黄河南地区油田属复杂小断块油藏,由于在开发中得不到有效的能量补给,致使开发效果极差。而单井注水吞吐开发方法利用油层的亲水性,发挥毛管力吸水排油的作用实现水驱,能有效地补充地层能量,恢复地层压力,提高采收率。单井注水吞吐要分多期进行,每个周期又分注水、闷井和采油3个阶段。注水量与注水速度与地层压力的恢复关系密切;闷井的目的是使注入水与原油进行充分交换,有利于原油采出;采油阶段为初期含水高,随采油时间的增加逐渐下降,然后再慢慢上升。油层润湿性和渗透率是影响单井注水吞吐开发的主要因素,油层水的润湿指数越大,油层的润湿性越强,自吸排油性就越强,采收率也就越高。渗透率越高,油水渗流能力就越强,注水平衡时间就越短,因而就会获得较高的采油速度。该方法在马11-108井实施后,效果十分显著。     

黄河南地区无能量补充井的单井注水吞吐开发

黄河南地区油田属复杂小断块油藏,由于在开发中得不到有效的能量补给,致使开发效果极差.而单井注水吞吐开发方法利用油层的亲水性,发挥毛管力吸水排油的作用实现水驱,能有效地补充地层能量,恢复地层压力,提高采收率.单井注水吞吐要分多期进行,每个周期又分注水、闷井和采油3个阶段.注水量与注水速度与地层压力的恢复关系密切;闷井的目的是使注入水与原油进行充分交换,有利于原油采出;采油阶段为初期含水高,随采油时间的增加逐渐下降,然后再慢慢上升.油层润湿性和渗透率是影响单井注水吞吐开发的主要因素,油层水的润湿指数越大,油层的润湿性越强,自吸排油性就越强,采收率也就越高.渗透率越高,油水渗流能力就越强,注水平衡时间就越短,因而就会获得较高的采油速度.该方法在马11-108井实施后,效果十分显著.     

鄂尔多斯盆地致密油水平井注水吞吐开发实践——以延长组长7油层组为例

针对致密油藏长水平井自然能量开发后期如何补充能量的难题,在致密油藏注水吞吐采油机理、可动油定量评价和矿场试验评价的基础上,提出了水平井注水吞吐的选井条件和技术政策：①初期产量较高、含水较低、有一定稳产期的水平井实施注水吞吐效果较好。②从经济性和储层非均质性两方面考虑,若水平井单段人工裂缝破裂压力差异小,则采用经济、操作简单的笼统注水吞吐方式;若水平井单段人工裂缝破裂压力差异较大,采用分段注水吞吐方式能够较好提高段间注水波及面积,缺点是成本较高。③鄂尔多斯盆地延长组长7油层组致密油自然能量开发转注水吞吐补充能量时机为地层压力保持水平降到原始地层压力的60%;注水吞吐注水后地层压力保持水平达到原始地层压力的110%;单段注水速度为10~20 m³/d;焖井时间为10~13 d （1 000 m³注水量）;开井后水平井百米日产液量为1.5 m³/d。对鄂尔多斯盆地延长组长7油层组的50多个井组开展了致密油水平井注水吞吐试验,有效井组的比例达到了约70%,平均井组增油量为610 t,取得了较好的实施效果。     

定边地区致密油动态吞吐渗吸驱油技术研究

为解决鄂尔多斯盆地致密油油藏储层在常规衰竭式开发中地层能量快速下降,产量递减加快的问题,通过室内动态吞吐渗吸驱油实验、椭圆形水驱前缘法以及平面径向流压力传播时间与注入量的关系对定边地区致密油动态吞吐渗吸驱油机理进行了系统研究。结果表明：以0.3%的BHJ8溶液作为渗吸液时,能最大程度提高动态吞吐渗吸采收率,且随着渗吸液注入量的增加而增大,根据试验区水驱前缘距离计算出合理的单井注入量为2 500～3 000 m3,随着延长关井时间,渗吸采收率逐步得到提高,确定最佳关井时间为300 h。通过采取注水动态吞吐渗吸驱油措施后,致密油藏采收率得到明显提升,对致密油藏的高效注水开发具有实际的指导意义。     

致密油注水吞吐采油技术在吐哈油田的探索

致密油衰竭式开发引起地层能量快速下降,产量递减加快。以致密油体积压裂开发效果和生产特征为基础,结合基础理论研究,创造性地提出致密油注水吞吐开发思路。致密油注水吞吐开发技术具有补充地层能量、重力分异油水置换和渗吸排油的增油机理,可有效补充地层能量和提高单井产量。对注入介质、周期注入量、注入速度、注入压力和闷井时间进行了优化研究,确定了适合致密油油藏注水吞吐施工参数。现场试验验证了注水吞吐的有效性,取得了一定的增产效果。     

致密油水平井小型注水吞吐技术研究

目前致密油水平井开发过程中,常规注水适应性差,自然能量开发递减大,水平井低产低效,整体采出程度低,迫切需要对水平井有效补能技术进行攻克,来实现恢复单井产能,提高采收率。D1区C7油藏为一个致密油水平井开发单元,受裂缝发育、井间干扰大、注水适配性差等因素影响,长期无注水补能,自然递减持续较高,开发水平低。针对此问题,前期开展了水平井长周期注水吞吐和压裂车快速分段注水吞吐矿场试验,取得了一定效果,但存在注水有效利用低的问题,投入高产出低。通过研究两种试验机理,结合实际情况,摸索出了小型快速注水吞吐技术,增油效果较好,为同类油藏开发具有现实指导意义。     

延长油田致密油藏注水吞吐机理及应用

为探索致密油藏采收率提高方法,解决该类油藏能量补充困难问题,以延长油田南部地区长₈储层为研究对象,开展长岩心室内吞吐实验,结合核磁共振测试,分析了注水吞吐作用机理及主控因素。结果表明：相同开发条件下,回采速度越低采出程度越高,憋压时间和压力存在最佳值,吞吐周期建议开展3次;渗吸作用是注水吞吐的主要机理,致密岩心自发渗吸驱油效率平均为15.61%。以王平X井为例,初期日产油为14.6t/d,衰竭开采12个月日产油降为3.9t/d,注水1630m³,闷井15d后开井,日产油为13.3t/d。注水吞吐技术在致密油藏能量补充、提高单井产量方面效果显著。该项研究为类似油藏注水吞吐开发提供了借鉴。     

致密油藏多级压裂水平井同井缝间注采可行性

以大庆油田L致密油藏为例,评价了L致密油藏的压裂改造效果;通过现代产量递减分析和试井分析,总结了生产动态规律;论证了水平井准天然能量、注水吞吐、注CO_2吞吐开发效果。针对致密油藏水平井产量递减快的问题,提出多级压裂水平井同井缝间注采方法,即通过注采分隔装置和注采阀进行同井缝间注采,将井间驱替问题转化为缝间驱替问题。采用数值模拟方法,分别计算了准天然能量衰竭开发、注水吞吐、CO_2吞吐、同井缝间注采4种方式的开发指标。分析结果表明,注水吞吐只能短期内提高累积采油量,不能显著提高采收率;同井缝间注采的产量比CO_2吞吐的产量高、稳产期更长、递减率更小、开发效果更好。进一步提出了致密油藏有效开发方式,即先以准天然能量衰竭式开采,控制地层压力均衡下降,在井底压力降到饱和压力附近时,转入同井缝间异步注采。现场实施时,采用水平井缝间强凝胶封堵完井工艺,即在注采缝之间的水平段射孔、注入强凝胶、封堵套管外侧与岩石连通空间。安装注采分隔装置和配注阀,采用温和注水方式,发挥裂缝的渗吸作用,能控制注入水的快速推进,提高致密油藏产量和采收率。     

鄂尔多斯盆地长7段致密油合理开发方式探讨

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7致密油储集层致密,孔隙结构复杂,孔隙度小,渗透率低,储集层微裂缝发育,地层压力系数低,采用丛式井网超前注水开发单井产量低,难以实现有效动用。以鄂尔多斯盆地A井区长7致密油为例,通过物质平衡理论计算、数值模拟方法研究以及矿场实践数据分析,认为水平井体积压裂后单井产量大幅度提高,但采用直井注水、水平井采油的联合井网开发,水平井见注入水风险大,见水比例达到65%;水平井衰竭式开发地层能量下降快,前期单井产量平稳,生产12个月后单井产量递减大,4个月单井产量累计下降50.3%。由此提出了水平井体积压裂后衰竭式开采,待地层能量不足时,运用注水吞吐采油的开发方式,致密油体积压裂水平井注水吞吐第1周期单井日产油量比吞吐前增加78.3%,注水吞吐采油取得初步效果。     

牛东火山岩油藏立体注水开发技术与应用

牛东火山岩油藏为异常低温正常压力系统的特殊油藏,具有火山喷发期次多、油藏规模小的特点。储集层裂缝发育,裂缝以低角度缝和水平缝为主;油层垂向跨度大,单层厚度大,非均质性强。油藏开发初期,采用衰竭式开采的单井产量递减率大,开展直井井组注水先导试验,邻井日产油量略有上升,注水见效程度低,水平井注水吞吐先导试验提高采收率幅度有限。针对油藏开发中存在的问题,对注水吞吐、井网调整和压裂进行不断优化,形成了水平井与直井混合立体注水开发技术,可以有效改善火山岩油藏的注水开发效果。后经推广实施,牛东火山岩油藏注水见效比例达44.4%,见效后单井初期平均日增油量为1.7 t,预计提高采收率5.7%,油藏立体注水开发取得了较好效果,可为其他同类型油藏的开发提供借鉴。     

长庆超低渗透油藏低产水平井重复改造技术研究及应用

受储层致密低压、完井改造程度低、长期注采驱替难以建立等因素影响,鄂尔多斯盆地部分水平井产量递减大而低产。通过对水平井典型注采井网的生产动态进行历史拟合,研究了油藏压力和剩余油分布特征。以扩大储层改造体积、增加裂缝复杂程度、恢复缝网导流、解除深部堵塞和提升地层能量为目的,集成体积压裂与补充能量为一体进行重复改造设计,形成了水平井“高排量注入、两级暂堵升压、多功能压裂液、压后关井扩压”的分段补能体积复压工艺模式和配套的压缩式双封单卡组合管柱。优化施工排量为4~6 m3/min,缝口缝内两级暂堵转向,单段液量为800~1 000 m3,单段压后关井1~2 d。在鄂尔多斯盆地超低渗透油藏开展了5口水平井现场试验,单井补能体积复压5~6段,井均日产油量由1.6 t提高至6.2 t,达到了本井投产初期产量,与同区块常规复压井相比日增油提高了1倍。井组地层能量上升2~4 MPa,1年累计增油量超过1 200 t,与本井初次压裂投产相比年递减率降低38%。该技术对其他非常规储层提高水平井老井产量及最终采出程度有一定的借鉴。     

三塘湖盆地条湖组沉凝灰岩致密油有效开发技术

三塘湖盆地中二叠统条湖组沉凝灰岩致密油分布稳定,天然裂缝发育,储集层具中—高孔、特低渗的特征,结合近年来研究区致密油勘探取得的成果,分析有效开发面临的技术性难题;采用水平井+体积压裂技术虽然实现了储量整体动用,但产量递减快,一次采收率低,开发效益差。为探寻类似致密油高效开发技术路线,逐步探索出快速补充地层能量注水吞吐技术,缩小井距,实现井间缝网搭接的缝控储量井网加密技术,加密后,由单井吞吐转向井组渗吸+驱替注水技术。采用以上技术,解决了多井低产的问题,采收率由2.5%逐渐提高至10.2%,采油速度保持在1.0%,达到了相对高效开发的目的,并实现了效益开发。形成的技术理念对类似致密油的有效开发具有借鉴意义。     

低成本致密油层水平井重复压裂新方法——以吐哈油田马56区块为例

吐哈油田马56区块致密油层水平井体积压裂后高产期短、一次采收率低，必须通过重复压裂提高产量，但常规重复压裂难以实现低油价下的水平井增产需求。为探索水平井低成本重复压裂新方法，通过分析区块前期生产特征，从提高采收率与体积压裂结合的方向出发，开展了岩心润湿、长岩心驱替、数值模拟以及注水现场试验等4项基础试验，验证大排量注水结合体积压裂工艺有助于恢复水平井产量，最终形成压前大排量注水蓄能（注入量为2倍采出量），再以高于初次压裂的排量进行全程滑溜水+小粒径支撑剂重复压裂，最后闷井5~15 d的重复压裂新方法。现场压裂试验取得成功，6井次压后平均日产油18.1 t/d，恢复到首次压裂产量77.4%；成本较首次压裂降低140万元/井次。该方法将笼统注水与重复压裂相结合，为致密油层水平井重复压裂探索出一条新途径。     

裂缝性致密油藏注水吞吐转不稳定水驱开发模拟

为解决裂缝性致密油藏经多轮次吞吐后,产量降低过快的问题,以天然裂缝较为发育的某致密油藏M区块为例,综合考虑基质、天然裂缝和压裂裂缝的物性和压力差异,开展了数值模拟研究,分析了裂缝尖端应力场和裂缝扩展特征.在此基础上,对比分析了注水吞吐、不稳定水驱的开发效果.结果表明,地层压力随注水时间延长逐渐升高,当地层压力高于裂缝开...     

超低渗透低压油藏水平井转变开发方式试验

鄂尔多斯盆地长X油藏压力系数低、储层物性差,前期采用超前注水七点井网长水平井开发,初期单井产能有所提高,但含水率上升快。为了避免人工裂缝与腰部水线窜通,压裂时往往会有约200 m水平段无改造而浪费。同时,因超前注水油井生产等停较长时间,影响了新井贡献时率。借鉴致密油的开发经验,采用逆势思维的方法,提出“停止超前注水、减少注水井数量、减少水平段长度、密切割压裂和体积压裂相结合”转变开发方式的思路,优化注水方式、开采井网、水平段长度和压裂工艺参数等,并开展现场试验。结果表明：形成的五点法短水平井密切割体积压裂开发技术效果较好,地层能量得到快速补充,含水率快速上升得到控制,缩短了油井因超前注水产生的等停时间,提高了新井贡献时率30%,减少的注水井数量和水平段长度使成本节约20%,每百米水平段产能较前期增加88%,该成果为同类超低渗致密储层高效开发提供了技术支撑。     

致密油藏水平井含水特征及影响因素

针对致密油藏水平井投产后含水较高的问题,以鄂尔多斯盆地D区块42口水平井为研究对象,采用单井采出程度-含水率曲线法开展致密油藏水平井含水特征及影响因素研究。结果表明,致密油藏水平井主要存在3种含水类型,分别是高含水型、中含水型和低含水型。从影响含水特征的地质因素、工程因素和生产因素入手,采用灰色关联度分析法,深入分析了油层厚度、储层非均质程度、压裂段数、压入砂量、压裂排量和泵挂深度等因素对水平井含水变化特征的影响程度并进行了关联排序,明确了致密油藏水平井含水特征主控因素。研究成果可有效指导类似区块水平井开发方案的制定和调整。     

超低渗透油藏水平井压裂优化及应用

鄂尔多斯盆地超低渗透油藏储层致密、物性差、孔喉细微,是典型的低压、低渗、低丰度油藏,超前注水和水平井分段压裂技术可提高其开发效果.文中以最具代表性的华庆油田长6超低渗透油藏为研究对象,结合注采井网根据水平并段与注水井的相对位置,将常规压裂和体积压裂进行组合设计,在距离水线较近的井段实施小规模压裂,距离水线较远的井段实施大规模体积压裂.该方案的实施,在减小早期水淹风险的同时进一步扩大了储层改造体积,提高了人工裂缝和井网、注水的适配性.同时,开展了8口水平井新型压裂设计的矿场试验,与采用常规压裂设计的邻近水平井相比,试油产量提高20 m3/d左右,投产初期3个月累计产油量提高184t,含水率较低且保持稳定.